anÃ¡lise do projeto de estruturas metÃ¡licas espaciais - SET - USP

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28 Arnaldo Nascimento de Souza & Maximiliano Malite • beleza arquitetônica, permitindo explorar as mais diversas formas; • possibilidade de ampliação, e fácil montagem e desmontagem para estruturas não permanentes; • menor peso e menor custo para grandes vãos (acima de 40 m); As barras das estruturas espaciais são conectadas por dispositivos denominados nós. Existem diversos tipos de nós, desde os mais simples, formados pelo amassamento das extremidades dos perfis e um único parafuso de conexão, até os mais requintados, nos quais os nós são peças esféricas moldadas e as barras da estrutura apresentam as extremidades usinadas na forma de pinos que se encaixam nos nós. Porém, muitas vezes estas conexões não correspondem ao modelo teórico adotado e apresentam problemas de instabilidade. Vários estudos teóricos e experimentais vêm sendo conduzidos para analisar o comportamento local e global da estrutura para determinados tipos de sistemas de conexão. A partir de 1995, o Departamento de Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP) passou a ser solicitado a participar de trabalhos técnicos e assessorias envolvendo treliças metálicas espaciais, quase sempre relacionadas com o colapso total ou parcial destas estruturas. Estes trabalhos, na sua maioria, deram ênfase aos sistemas de ligação mais utilizados no Brasil. A configuração geométrica de uma estrutura espacial é definida, em princípio, em função da arquitetura da edificação. Por meio da arquitetura tem-se os requisitos básicos necessários para o início da determinação das características geométricas da estrutura, entre eles, a disposição dos apoios e os contornos da estrutura. A disposição dos apoios define os vãos livres e os balanços da estrutura. Os contornos são compostos por superfícies planas e curvas que delimitam a estrutura, determinando a extensão e a forma externa da estrutura. Com a determinação dos pontos de apoio e do gabarito externo da estrutura, e analisando-se as ações, as limitações de deslocamentos máximos e as condições e tecnologias de fabricação, montagem e içamento, podem ser definidos outros aspectos específicos das estruturas espaciais, tais como as dimensões e orientações dos módulos, quantidades de camadas e altura da estrutura. Diversos trabalhos vêm sendo publicados em vários países abordando a concepção geométrica das treliças espaciais, verificando os fatores que mais influenciam e as formas geométricas de melhor desempenho. Porém, muitas vezes estes estudos não se enquadram na realidade brasileira de arquitetura e de ações. Este trabalho tem como objetivo fornecer subsídios para a concepção de projetos de treliças metálicas espaciais planas de cobertura, buscando-se características geométricas, tais como disposição das barras, modulação, altura do módulo, quantidades de camadas e tipos de apoio, que apresentem o melhor desempenho diante de determinadas condições existentes em obras correntes no Brasil. Estas condições referem-se à disposição e quantidade de apoios, vãos, ações, limitações de flecha entre outras. Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 7, n. 27, p. 27-58, 2005
Análise do projeto de estruturas metálicas espaciais: ênfase em coberturas 29 2 GENERALIDADES E HISTÓRIA O termo “estrutura espacial” é empregado de maneira geral para designar um sistema estrutural em que não há subsistemas planos definidos. Pode-se perceber que o termo estrutura espacial é bastante abrangente, envolvendo estruturas reticuladas, constituídas por elementos de barra, estruturas contínuas, constituídas por placas, membranas ou cascas, e estruturas mistas, constituídas pela combinação de elementos discretos e contínuos. As treliças espaciais planas, os arcos treliçados espaciais e as cúpulas treliçadas espaciais são os principais tipos de estruturas espaciais reticuladas. Estas estruturas surgiram por volta do século XVIII. Em 1907, Alexander Graham Bell desenvolveu um reticulado espacial constituído por barras de mesma dimensão conectadas por um único tipo de nó, formando elementos modulares tetraédricos (Figura 1). Mostrava-se, assim, a alta capacidade de padronização e a conseqüente facilidade de industrialização deste tipo de estrutura (DU CHATEAU 1984). O grande avanço na difusão dos reticulados espaciais foi o surgimento da MERO, na Alemanha em 1943, que desenvolveu um sistema pré-fabricado de estrutura espacial que consiste na combinação de dois elementos básicos: nós esféricos e barras de seção tubular circular . Figura 1 – Estrutura espacial de Alexander Graham Bell – Fonte: DU CHATEAU (1984). Em 1966 foi realizada em Londres a primeira conferência sobre estruturas espaciais, marcando o início da integração e do aprofundamento das pesquisas sobre estas estruturas. No ano seguinte foi criado pelo ASCE nos Estados Unidos um comitê específico para o estudo destas estruturas. A partir da década de 70, com o advento dos computadores eletrônicos, houve uma grande revolução no desenvolvimento das estruturas espaciais. Com o aparecimento de novas técnicas computacionais foi possível buscar concepções geométricas de melhor desempenho estrutural e que mais atendiam aos anseios arquitetônicos (MAKOWSKI 1993). Outros fatores que provocaram um grande desenvolvimento na utilização destas estruturas foram o desenvolvimento de sistemas padronizados eficientes de conexão e as pesquisas científicas sobre o comportamento elástico e não-elástico das Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 7, n. 27, p. 27-58, 2005
Page 1: ISSN 1809-5860 ANÁLISE DO PROJETO
Page 5 and 6: Análise do projeto de estruturas m

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